Xem mẫu
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
- - - - - -
LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI:
-1-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
MỤC LỤC
I. LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. - 1 -
I.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực trên ............................................. - 6 -
I.2. Các phần tử thủy lực trong hệ thống ............................................................... - 6 -
I.2.1. Động cơ thủy lực(xi lanh nâng – đẩy hàng) ............................................... - 6 -
I.2.2. Van phân phối (van tỷ lệ) .......................................................................... - 8 -
I.2.3. Van tiết lưu ............................................................................................... - 9 -
I.2.4. Van tràn (van tổ hợp bi - piston) .............................................................. - 10 -
I.2.5. Van cản (van một chiều) .......................................................................... - 11 -
I.2.6. Bơm ........................................................................................................ - 12 -
II. Tính Toán Các Phần Tử Thủy Lực Trong Hệ Thống ....................................... - 12 -
II.1. Xi lanh thủy lực ............................................................................................ - 13 -
II.1.1. Tính toán các thông số của xi lanh thủy lực ............................................. - 13 -
II.1.2. Tính áp suất chất lỏng làm việc chính xác cho xi lanh ............................. - 15 -
II.1.3. Tính lưu lượng cần thiết cung cấp cho xi lanh ......................................... - 15 -
II.1.4. Kết cấu của xilanh nâng và thông số kỹ thuật .......................................... - 16 -
II.2. Tính chọn bơm và động cơ điện dẫn động bơm............................................. - 16 -
II.2.1. Tính chọn bơm ........................................................................................ - 16 -
II.2.2. Tính và chọn động cơ điện ...................................................................... - 17 -
II.3. Tính chọn van phân phối............................................................................... - 17 -
II.4. Tính chọn van tiết lưu ................................................................................... - 18 -
II.5. Tính toán van tổ hợp bi piston ...................................................................... - 20 -
II.5.1. Van tổ hợp bi piston có tác dụng là van tràn ............................................ - 20 -
II.5.2. Van tổ hợp bi piston có tác dụng là an toàn ............................................. - 22 -
II.6. Tính toán van cản ......................................................................................... - 23 -
-1-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
LỜI NÓI ĐẦU
I.
Ngày nay khoa học công nghệ của thế giới nói chung và nước ta nói riêng đã và
đang phát triển mạnh; đặc biệt là điều khiển tự động bằng thủy lực, khí nén, điện cũng
như điện tử. Trên các máy công trình ngày nay cũng được hiện đại hóa không chỉ với
hệ điều khiển mà cả hệ truyền lực, hầu như tất cả các chức năng điều khiển và truyền
động đều bằng thủy lực. Sau khi học xong các môn: thủy khí, máy thủy khí, truyền
động thủy khí động lực, nhóm chúng em làm đồ án môn học với đề tài “ Thiết kế hệ
thống truyền động thủy lực trong xe nâng đẩy hàng ”. Được sự giúp đỡ tận tình của
cô giáo hướng dẫn Phạm Thị Kim Loan, quí thầy cô cùng các bạn, chúng em đã
hoàn thành đồ án môn học của mình.Vì thời gian có hạn, kinh nghiệm chưa nhiều, nên
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được quí thầy cô đóng góp thêm ý
kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2010
Nhóm sinh viên thực hiện
1 – Lưu Văn Thịnh
2 – Võ Hồng Duy
3 – Bùi Văn Việt
-1-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Thủy Lực Trên Xe Nâng – Đẩy Hàng
Hệ thống thủy lực trên xe nâng, đẩy hàng được thực hiện theo sơ đồ sau:
7
6
5
5 4 8
1
2
8
4
3
Hình 1: Sơ đồ mạch thủy lực nâng hàng và đẩy hàng
Các số liệu thiết kế:
Tải trọng nâng max (m) 1 tấn
Hành trình nâng và đẩy (L) 3 m
Vận tốc nâng max (v) 0,5 m/s
Các phần tử trong sơ đồ mạch thủy lực trên:
1 – động cơ điện dẫn động 5 – van phân phối
2 – bơm dầu 6 – xi lanh nâng hàng
3 – van tổ hợp bi-piston 7 – xi lanh đẩy hàng
4 – van tiết lưu 8 – van cản (van 1 chiều)
-2-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
I.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực trên
Động cơ điện 1 dẫn động bơm 2, bơm dầu có áp suất pb qua van tràn 3, nhờ van tràn
nên dầu vào hệ thống có áp suất không đổi. Cho nhánh nâng làm việc, dầu qua van tiết
lưu 4, qua van phân phối 5 vào buồng dưới các xi lanh nâng 6, dầu ở buồng trên của xi
lanh lực 6 chảy xuống van phân phối về bể. Sau khi các xi lanh nâng thực hiện xong
hành trình nâng L, cho nhánh đẩy làm việc bằng cách mở van phân phối ở nhánh đẩy
để các xi lanh đẩy thực hiện việc đẩy hàng với hành trình đẩy L’, sau khi thực hiện
xong việc đẩy ta đảo chiều van phân phối ở nhánh đẩy để lui nhánh đẩy về, tương tự ta
hạ nhánh nâng xuống.
I.2. Các phần tử thủy lực trong hệ thống
I.2.1. Động cơ thủy lực(xi lanh nâng – đẩy hàng)
Xi lanh lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi áp năng dầu thành cơ năng, thực
hiện chuyển động thẳng . Dầu có áp suất p1 vào buồng dưới xi lanh, nếu có kể đến tổn
thất thì phần dầu trong khoang xi lanh tác dụng lên bề mặt làm việc của piston tạo nên
áp lực cân bằng với phụ tải.
Cấu tạo của xi lanh có nhiều loại: xilanh tác dụng kép, tác dụng đơn. Xi lanh thủy ta
dùng trong hệ thống là xi lanh tác dụng kép. Sau đây là cấu tạo một số xi lanh thông
dụng.
Hình 2: Xilanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn
-6-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Hình 3: Xilanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoang chạy
Hình 4: Xylanh tác dụng đơn dùng lò xo
Hình 5: Sơ đồ kết cấu xi lanh tác dụng kép có cần piston một phía
1 – Thân; 2 – Cần piston; 3,8 – Mặt bích hông
4,12 – Vít cố định mặt bích; 6 – Piston
5,7,10,11 – Vòng chặn dầu; 9 - Ổ trượt
-7-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
I.2.2. Van phân phối (van tỷ lệ)
Cơ cấu phân phối dược dùng để đổi nhánh dòng chảy ở các nút của l ưới đường ống
và phân phối chất lỏng vào các đường ống theo một quy luật nhất định. Nhờ vậy, ta có
thể chiều chuyển động của bộ phận chấp hành hoặc điều khiển nó theo một puy luật
nhất định.
Chất lỏng từ bơm trước khi đến động cơ thủy lực qua cơ cấu phân phối. Cơ cấu là
nơi tập trung các đầu mối lưu thông của chất lỏng. Ở đây,chất lỏng từ đến được phân
phối vào các nhánh khác nhau của lưới đường ống.
Van phân phối được dùng trong hệ thống trên là van tỷ lệ. Cấu tao của van có ba bộ
phận chính: thân van, con trượt và nam châm điện. Để thay đổi tiết diện chảy của van,
tức thay đổi hành trình của con trượt bằng cách thay đổi dòng điện điều khiển nam
châm. Có thể điều khiển con trượt ở vị trí bất kỳ trong phạm vi điều chỉnh nên van tỷ
lệ có thể gọi là van điều khiển vô cấp.
-8-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Hình 6: sơ đồ kết cấu và ký hiệu của van tỷ lệ
1,5 – cuộn dây của nam châm điện
11 – con trượt piston; 10,12 – lò xo điều khiển con trượt
2,4 – piston đóng mở đường dầu điều khiển con trượt piston
Khi con trượt ở vị trí b tức đưa tín hiệu điện vào cuôn dây 1 thì piston 2 sẽ bị hút về
phía cuộn dây 1, cho phép dầu điều khiển vào khoang 13 đẩy con trượt piston 11 mở
cửa thông P – A và B – T. Lúc này dầu vào xi lanh lực qua van phân phối theo cửa P
sang A, dầu ra khỏi xi lanh lực qua van phân phối về bể theo cửa B sang T.
Khi con trượt ở vị trí a thì dầu qua van theo cửa P sang B vào xi lanh lực, dầu ra xi
lanh qua van về bể theo cửa A sang T.
Khi đồng thời đưa tín điện vào 2 cuôn dây 1, 5 thì con trượt sẽ ở vị trí giữa làm cho
các cửa thông của van đều bị khóa, lúc đó hệ thống không làm việc.
I.2.3. Van tiết lưu
Trong quá trình làm việc thực tế sẽ có sự thay đổi phụ tải, lúc này vận tốc của cơ
cấu chấp hành sẽ thay đổi. Do đó, để điểu chỉnh lại vận tốc cơ cấu chấp hành người ta
dùng phương án tiết lưu, bộ điều tốc đặt vào hệ thống có thể tại vị trí: đường vào,
đường ra hoặc song song với động cơ thủy lực hoặc dùng bơm thay đổi được lưu
lượng. Tùy theo độ mở của van, ta điều chỉnh lưu lượng qua van dẫn đến điều chỉnh
vận tốc cơ cấu chấp hành. Do đặc điểm của hệ thống ta chọn van tiết lưu để thay đổi
vận tốc cơ cấu chấp hành khi phụ tải thay đổi. Sau đây là một số van tiết lưu:
-9-
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
I.2.4. Van tràn (van tổ hợp bi - piston)
Van tràn được chọn trong hệ thống là van điều chỉnh được hai cấp áp suất (van tổ
hợp bi - piston). Trong van này có 2 lò xo với C2 > C1, lò xo 1 (Flx1) tác dụng trực tiếp
lên bi cầu và với vít điều chỉnh, ta có thể điều chỉnh áp suẩt cần thiết.
5
1
2
p2
1 - Lò xo
b
3
2 - Bi cầu
e
3 - Lò xo
4
4 - Van piston (con trượt)
5 - Bu lông điều chỉnh
c
6 – Lổ tiết lưu
p1 a
p3
f
d
6
Hình 8: Van an toàn tác dụng gián tiếp
Khi hệ thống làm việc bình thường van này có tác dụng là van tràn để giữ áp suất hệ
thống không đổi, lúc này dưới tác dụng của áp lực bơm chỉ đủ để nâng bi cầu lên một
đoạn x cho qua một lưu lương Q nào đó.
Khi hệ thống quá tải hoặc ở những thời điểm van phân phối không lưu thông thì áp
suất hệ thống tăng lên max, con trượt piston mở ra đưa toàn bộ dầu về bể. Lúc đó, van
này có tác dụng là van an toàn.
Sau đây là một số hình ảnh về van an toàn:
- 10 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
I.2.5. Van cản (van một chiều)
Van một chiều có tác dụng giữ cho chất lỏng đi theo một chiều nhất định. Van một
chiều có ba bộ phận: vỏ van, nắp van, lò xo giữ nắp van. Khi mở van 1 chiều phải có
sức cản nhỏ nhất để chất lỏng chảy qua dễ dàng ít tổn thất năng lượng. Vì vậy lò xo
giữ van phải thật nhỏ đủ để ép sát nắp van vào đế van và thắng lực ma sát giữa piston
và vỏ van. Nếu chất lỏng đi theo chiều ngược lại thì chính áp lực chất sẽ ép chặt nắp
van vào đế van ngăn không cho chất lỏng đi theo chiều ngược lại.
Hình 9: Sơ đồ kết cấu van cản
- 11 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
I.2.6. Bơm
Như đã nói ở trên bơm có nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành áp năng. Trong các hệ
thống thủy lực thường dùng bơm thể tích tức thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng
cách thay đổi thể tích các buồng làm việc. Khi thể tích buồng làm việc tăng thì bơm
thực hiện việc hút, khi thể tích buồng làm việc giảm thì bơm thực hiện việc nén và đẩy
dầu.
Bơm được sử dụng trong hệ thống trên là bơm bánh răng. Là loại bơm được dùng
rộng rãi nhất vì nó có kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Bơm bánh răng gồm có: loại bánh
răng ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong có thể là răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng
chữ V. Loại bánh răng ăn khớp ngoài được dùng rộng rãi hơn vì dễ chế tạo, tuy nhiên
loại ăn khớp trong kích thước nhỏ gọn hơn.
Hình 10: Kết cấu bơm bánh răng
II. Tính Toán Các Phần Tử Thủy Lực Trong Hệ Thống
Hệ thống thủy lực trên gồm 2 nhánh: nâng và đẩy, 2 nhánh thực hiện độc lập nhau
và phụ tải trên nhánh đẩy nhỏ hơn phụ tải trên nhánh nâng vì phụ tải nhánh đẩy là lực
ma sát do tải trọng nâng tạo ra. Do đó, khi nhánh đẩy làm việc có phụ tải tương ứng
với tải trọng nâng là 1 trường hợp nhánh nâng làm việc có phụ tải nâng bằng phụ tải
đẩy ở trên. Nên ta chỉ tính toán và chọn các phần tử ở nhánh nâng, các phần tử ở nhánh
đẩy chọn lấy giống nhánh nâng.
- 12 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
II.1. Xi lanh thủy lực
Khi nâng hàng, có 2 xi lanh lực thực hiện việc nâng kết cấu hoàn toàn giống nhau,
do đó các bước tính toán thiết kế được thực hiệ trên 1 xi lanh. Tải trọng nâng lớn nhất
1 tấn
II.1.1. Tính toán các thông số của xi lanh thủy lực
FN
FN - Tải trọng nâng
Fmsc - Lực ma sát cần piston
Fqt
A1 - diện tích piston ở buồng công tác
Fmsc
A2 - diện tích piston ở buồng chạy không
Q2
D - đường kính trong xilanh
d
A2 D d - đường kính cần piston
Fmsp
p2
p1 - áp suất ở buông công tác
p2 - áp suất ở buồng ra
A1
Q1
Q1 - lưu lương vào xianh
p1
Hình 11: Sơ đồ tính toán xilanh
Trường hợp bỏ qua rò rỉ ở xi lanh lực, dầu vào xi lanh lực áp suất p1 tạo ra công
suất phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải, công suất tổn hao do ma sát và
công suất của lực quán tính. Từ đó, ta có phương trình cân bằng lực của cụm piston xét
ở hành trình công tác:
p1.A1 – p2.A2 – Fms – FN– Fqt = 0 . (1)
Trong đó : Fms = Fmsp - Fmsc
p1 là áp suất dầu ở buồng công tác.
p2 là áp suất dầu ở buồng chạy không.
A1: diện tích piston ở buồng công tác.
D2
A1
4
A2: diện tích piston ở buồng chạy không.
(D2 d 2 )
A2
4
- 13 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
: tải trọng công tác, FN = 1 tấn = 10000 N = 10 kN, lấy g = 10 m/s2
FN
Fmsp : lực ma sát của piston và xi lanh.
Fmsc : lực ma sát giữa cần piston và vòng chắn khít.
dvct
lực quán tính sinh ra ở giai đoạn piston bắt đầu chuyển động
Fqt m
dt
Lực ma sát của piston và xi lanh:
F N
msp
Trong đó:
- hệ số ma sát. Đối với vật liệu làm xi lanh là thép vòng găng bằng gang thì
= (0,09 -0,15), chọn = 0,1
N - lực của vòng găng tác dụng lên xi lanh và được tính :
N = .D.b.(p2 + pk ) + .D.b(z-1).pk (2)
D- là đừờng kính của piston , chọn D = 80 mm = 8 cm
b - là bề rộng của mỗi vòng găng, chọn b = 4 mm = 0,4 cm
p2- là áp suất của buồng mang cần piston
chọn p2 = 5 bar = 5 kG / cm 2 = 500000 N/m2
Z - là số vòng găng, chọn Z = 2
pk - là áp suất ban đầu giữa vòng găng và xilanh, pk = (0,07-0,14) kG / cm 2
chọn pk = 0.1 kG / cm 2
.D.b.( p2+ pk) - lực của vòng găng đầu tiên.
.D.b.(z-1).pk - lực tiếp xúc của vòng găng tiếp theo.
Thay các giá trị trên vào biểu thức (1) ta được
N = 3,14.8. 0,4.[(5+0,1) + ( 2-1).0,1] = 52,2496 kG
Vậy ta được: Fmsp = 0,1.10. 52,2496 = 52,2496 N
Lực ma sát giữa cần piston và vòng khít:
Fmsc = 0,15.f. .d.b.p
Trong đó :
f- hệ số ma sát giữa cần và vòng chắn, với vật liệu làm bằng cao su thì f = 0,1.
d - đường kính cần piston, chọn d = 0,5D = 4 cm.
b - chiều dài tiếp xúc của vòng chắn, chọn b = d = 4 cm.
p - áp suất tác dụng vào vòng chắn, chính là áp suất p2 = 5 bar.
- 14 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
0,15 - hệ số kể đến sự giảm áp suất theo chiều dài của vòng chắn.
Fmsc = 0,1.0,15.3,14.4.4.5 = 3,768 kG
Hay Fmsc = 3,768.10 = 37,68 N
Vậy suy ra: Fms = Fmsp - Fmsc = 52,2496 - 37,68 = 14,5696 N = 0,0145696 kN
dvct
Trong mỗi lần nâng thì vận tốc xi lanh lực là không đổi, do đó 0 => Fqt = 0
dt
Từ phương trình (1) suy ra:
p1.A1 – p2.A2 = 10 + 0,0145696 = 10,0145696 kN (3)
D = 8 cm => A1 = 0,005024 m2
Với:
d = 4 cm => A2 = 0,003768 m2
p2 = 5 bar
p1 = 23,68346 at = 23,68346 bar
II.1.2. Tính áp suất chất lỏng làm việc chính xác cho xi lanh
Trong quá trình làm việc thực tế thì luôn luôn có sự rò rỉ, do đó để chính xác hơn ta
thêm vào hệ số kể đến tổn thất áp suất k, chọn k=1,1.
Viết lại phương trình (3):
p1.A1 – p2.A2 = k*10,0145696 kN.
k *10, 022765 p 2 .A 2
p1
A1
p1 = 25,6768 bar
Vậy ta có các thông số sau:
p1 = 25,6768 bar; D = 80 mm; d = 40 mm
II.1.3. Tính lưu lượng cần thiết cung cấp cho xi lanh
Phưong trình lưu lượng :
(4)
Q1max Vmax . A1
Trong đó :
Q1 max- lưu lượng vào xi lanh lực
Vmax- vận tốc công tác max
Với Vmax = 0,5 m/s thì lưu lượng lớn nhất cung cấp cho mỗi xilanh là :
Q1max Vmax . A1 0,5.0, 005024 0, 002512(m3 / s)
Hay: Q1max 150, 72(l / ph)
- 15 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
II.1.4. Kết cấu của xilanh nâng và thông số kỹ thuật
Đường kính trong của xilanh D 80 mm
Đường kính cần piston d 40 mm
Hành trình nâng cần lớn nhất L 3000 mm
Vận tốc nâng cực đại v 0,5 m/s
0,005024 m2
Diện tích bề mặt piston ở buồng công tác A1
0,003768 m2
Diện tích buồng làm việc phía cần piston A2
Lưu lượng vào mỗi xi lanh l/ph
150, 72
Q1 max
Áp suất vào xi lanh lực p1 25,6758 bar
II.2. Tính chọn bơm và động cơ điện dẫn động bơm
II.2.1. Tính chọn bơm
Như đã tính ở trên lưu lượng vào mỗi xi lanh nâng là Q1max 150, 72(l / ph) . Do đó
lưu lượng bơm cung cấp phải thõa:
Qb > 2 Q1 m ax = 301,44 l/ph
Để đảm bảo áp suất làm việc của động cơ thủy lực thì suất của bơm cần phải tạo ra
là : pb > p1 = 25,6758 bar
Trong đó:
p1 - áp suất vào của động cơ thủy lực
Do đặc điểm của hệ thống thủy lực (áp suất nhỏ và lưu lượng lớn) và điển kiện thực
tế, ta chọn bơm sử dụng cho hệ thống là bơm bánh răng vì loại bơm này có kết cấu
đơn, dễ chế tạo và giá thành rẽ.
B
2
1 - Bánh răng chủ động
1
2 - Bánh răng bị động
3 - V ỏ bơ m
A - Buồng hút
B - Buồng đẩy
3
A
Hình 12: Sơ đồ kết cấu bơm bánh răng
- 16 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Bơm chọn có các thông số sau:
Lưu lượng cung cấp: Qb = 310 (l/ph)
Áp suất bơm tạo ra: pb = 30 (bar)
Lưu lượng riêng của bơm: qb = 0,237548 (l/ph)
Qb
Số vòng quay của bơm: nb = = 1450 (v/ph), chọn Q = 0,9
qb .Q
II.2.2. Tính và chọn động cơ điện
3 2
1
1 – động cơ điện
2 – khớp nối đàn hồi
3 – Bơm dầu
Hình 13 : Sơ đồ động cơ điện
p b .Q b
Công suất bơm tao ra : Nb = = 15,19608 kW
612
N b 15,196
Công suất trên trục của bơm: Ntr = =16,88453 kW, chọn
b 0, 9
b =0,9
Công suất của động cơ điện: Nđ = Ntr /k = 16,88453 /1 = 16,88453 kW
Tra bảng chọn loại động cơ điện A02 – 62 – 4 có:
Công suất động cơ: Nđ = 17 kW
Số vòng quay: n = 1450 v/ph
Hiệu suất: = 89%
II.3. Tính chọn van phân phối
Độ sụt áp qua van sẽ tỷ lệ với bình phương hệ số diên tích R:
pv pp – p1 = (p2 – pr pp).R2 (5)
Đối với các xi lanh không đối xứng thì lưu lượng vào, ra van không bằng nhau và
quan hệ với nhau theo biểu thức sau: Qkc = Qcc.R
Trong đó:
- 17 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
Qkc – Lưu lượng vào buồng không cần
Qcc – Lưu lượng ra buồng có cần
A1
R – Hệ số diện tích, R =
A2
Các đại trong phương trình (5):
pv pp – áp suất dầu vào van
p1 – áp suất dầu vào xi lanh lực
p2 – áp suất dầu ra xi lanh lực
pr pp – áp suất dầu ra van phân phối
Với: A1 0, 005024(m 2 ) ; A2 0, 003768(m 2 ) R = 4/3
p1 = 25,6768 bar; p2 =5 bar; chọn pr pp = 4 bar
pv pp = 27,01014 bar
Lưu lượng qua van phân phối cũng chính là lưu lượng vào động cơ thủy lực:
Qpp = 2 Q1max 301, 44(l / ph)
Vậy các thông số của van phân phối:
Áp suất vào van phân phối: pv pp = 27,01014 bar
Lưu lượng qua van: Qpp = 301,44 (l/ph)
II.4. Tính chọn van tiết lưu
p1 = pv tl: áp suất
vào van tiết lưu
p2 = pr tl: áp suất ra
van tiết lưu
Hình 14: Sơ đồ tính toán van tiết lưu
Khi tính toán thiết kế van tiết lưu các thông số ta cần quan tâm: lưu lượng dầu ra
của van tiết lưu Qtl , chênh áp vào, ra tại van p và diện tích tiết diện chảy.
Lưu lượng dầu qua khe hở của van tiết lưu được xác định theo công thức:
- 18 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
2. g
Q tl . Ax ptl
Trong đó:
- hệ số lưu lượng; Ax - diện tích mặt cắt của khe hở
ptl - tổn thất áp suất tại van tiết lưu
- khối lượng riêng của dẩu kg/m3
Ax 2. .rt .h.sin
h. sin
cos Ax .h. 2.r.sin h.sin 2 .cos
Mà rt = r
2
Bỏ qua đại lượng vô cùng bé .h 2 .sin 2 .cos , do đó: Ax 2. .r.h.sin
2.g
=> Q tl .2. .r.h.sin . ptl
Tổn thất áp suất qua van tiết lưu (tổn thất cục bộ tại tiết lưu) được xác định:
v2
ptl . .
2g
Trong đó:
- hệ số tổn thất cục bộ tại van, chọn = 4
- trọng lượng riêng của dầu; chọn dầu có 9000[N / m3 ]=9000.10-6 [N / cm3 ]
v - vận tốc dòng chảy dầu, v = 0,5 m/s = 50 cm/s
g – gia tốc trọng trường, lấy g = 10 m/s2 = 1000 cm/s2
ptl = 0,0045 bar
Lưu lượng qua van tiết lưu cũng là lưu lượng vào van phân phối Qtl = Qvpp = 301,44
(l/ph) = 5024 cm3/s, = 0,6, r = 0,75 cm, = 450
Với các số liệu trên ta xác định được:
Độ hở của van: h = 25,14157 cm
Áp suất vào van tiết lưu: pv tl = p v pp ptl pp ptl
Với :
p v pp - áp suất vào van phân phối, p v pp = 27,01014 bar
ptl pp – tổn thất áp suất từ van tiết lưu đến van phân phối (tổn thất dọc đường: do
độ không đồng đều của tiết diện chảy, các ống nối thẳng, các đầu nối với góc ngoặc
900 gây ra). Sau khi tính toán ta được ptl pp = 0,98536221 bar
- 19 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
pv tl = 27,03 + 0,0045 + 0,98536221 = 28 bar
Vậy các thông số của tiết lưu nhánh nâng:
Áp suất vào tiết lưu: pv tl = 28 bar
Lưu lượng qua tiết lưu: Qtl = 301,44 l/ph
II.5. Tính toán van tổ hợp bi piston
p1 = pv_b-p: áp
suất vào van bi-
piston
p2 = pr_ bc: áp suất
ra ở buồng bi cầu
p3 = pr_ bt: áp suất
ra ở buồng bi trụ
A1
Hình 16: Sơ đồ kết cấu van tràn
II.5.1. Van tổ hợp bi piston có tác dụng là van tràn
Khi áp suất dầu pv_b-p tăng đến pv_b-p 1 tạo áp lực thắng lực lò xo 1 thì bi cầu sẽ mở
ra dầu qua bi trụ lên van chảy dầu về bể. Do sức cản lổ tiết lưu tạo nên sự chênh lệch
áp suất phía trên và phía dưới bi trụ p = pd bt - ptr bt , pv_b-p 1 = pd bt p = pv_b-p 1 - ptr bt
Gọi d là đường kính trung bình của lổ tiết lưu A2, lưu lượng qua van bi trụ (qua lổ
tiết lưu) được xác định theo biểu thức sau:
d2
.d 2 2.g 2.g
p v_b p 1 -ptr bt (6)
Ql _b-p = . p = .
.
4 4
Nếu bỏ qua ma sát giữa van bi và vỏ van thì phương trình cân bằng lực của bi cầu:
D2
p v_b p 1 -p tr bt . -Flx 2 0 (7)
4
Trong đó:
- 20 -
- ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC
d – đường kính của lổ tiết lưu
D – đường kính lớn nhất của bi trụ
Flx 2 – lực lò xo 2
Từ 2 phương trình (5) và (6), ta thấy rằng: để giữ cho áp suất vào van tràn không
đổi thì ta phải thay đổi lực Flx1 tương thích với từng giá trị của Ql tl .
2
4.Q1_ b p
p v_b p 1 -p tr bt .
2
. .d 2.g
Trong đó:
= 0,6 - hệ số lưu lượng
= 900.10-6 kg/cm3 - khối lượng riêng của dầu [kg/m3]
d = (0,8 – 1,5) mm, chọn d = 1,5 mm = 0,15 cm.
Lưu lượng dầu qua van tràn tính ở nhánh nâng là:
Ql_b-p = Qb - Q1_ht = 310 – 308 = 2 (l/ph) = 16,66667 cm3/s
p v_b p 1 -p tr bt = 4,452082 bar
Chọn: pv_b-p 1 = 26 bar ptr bt = pv_b-p 1 – 4,452 = 21,54792 bar
Dưới tác dụng của áp suất dầu ptr bt làm cho bi cầu mở ra với độ mở là x11, ta có lưu
2.g
Ql_b-p = . .d1.x11.
lượng qua van bi là: .( ptr _ bt pr _ bc )
Trong đó:
d1 – đường kính tiết diện chảy của van bi, chọn d1 = 3 mm =0,3cm
pr_bc thông với bể nên pr_bc = 0
x11 – độ mở van bi
Ql tl
x1 1 = = 0,008523 cm = 0,08522759 mm
2.g
. .d1. .p
tr _ bt
Khi đó lò xo C1 sẽ cân bằng với áp lực do ptr bt tạo ra, do đó:
- 21 -
nguon tai.lieu . vn